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Java面向对象中单例模式如何实现_Java单例设计方式解析

P粉602998670

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发布时间:2025-12-17 12:34:03

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原创

单例模式确保JVM中一个类只有一个实例并提供全局访问点,包含饿汉式、懒汉式(双重检查锁)、静态内部类和枚举四种实现方式,分别兼顾线程安全、延迟加载与简洁性。

java面向对象中单例模式如何实现_java单例设计方式解析

单例模式确保一个类在 JVM 中只有一个实例,并提供全局访问点。核心在于控制实例的创建时机与方式,防止外部通过 new 关键字重复构造。

饿汉式:类加载时就初始化

在类加载阶段就完成实例化,线程安全,实现简单,但无论是否使用都会占用内存。

  • private static final 修饰实例,保证唯一且不可变
  • 构造方法私有化,阻止外部 new
  • 提供 public static 方法返回该实例
示例:
public class Singleton {
  private static final Singleton instance = new Singleton();
  private Singleton() {}
  public static Singleton getInstance() { return instance; }
}

懒汉式(双重检查锁):按需创建 + 线程安全

延迟初始化,节省资源;通过 volatile 防止指令重排,synchronized 保证多线程下只创建一次。

  • 实例变量用 volatile 修饰,避免对象未完全构造就被其他线程读取
  • 第一次判空不加锁,提升性能;第二次在同步块内再判空,防止重复创建
  • 同步块锁定的是类对象(Singleton.class),不是 this
示例:
public class Singleton {
  private static volatile Singleton instance;
  private Singleton() {}
  public static Singleton getInstance() {
    if (instance == null) {
      synchronized (Singleton.class) {
        if (instance == null) {
          instance = new Singleton();
        }
      }
    }
    return instance;
  }
}

静态内部类:兼顾延迟加载与线程安全

JVM 保证类的初始化是线程安全的,利用这一特性实现天然同步,无须 synchronized 或 volatile。

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  • 外部类加载时不初始化内部类,只有调用 getInstance() 时才触发内部类加载和 static 块执行
  • 内部类持有单例实例,由 JVM 保障其初始化的原子性
  • 推荐在大多数场景中使用,简洁、安全、高效
示例:
public class Singleton {
  private Singleton() {}
  private static class Holder {
    static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
  }
  public static Singleton getInstance() { return Holder.INSTANCE; }
}

枚举方式:最简最安全的实现

Java 枚举天生单例,JVM 保障序列化、反射、多线程下的安全性,无需额外防护。

  • 无法通过反射调用构造方法(枚举构造器被 JVM 特殊处理)
  • 自动防止反序列化创建新实例
  • 代码极简,适合对安全性要求高的场景(如权限管理、配置中心客户端)
示例:
public enum Singleton {
  INSTANCE;
  // 可添加方法或字段
  public void doSomething() { ... }
}
// 使用:Singleton.INSTANCE.doSomething();

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